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        簡述渝長擴能項目C60 高性能混凝土配合比設計與應用

        2021-03-31 08:11:34
        商品與質量 2021年11期
        關鍵詞:試配硅粉礦渣

        重慶興投實業(yè)有限公司 重慶 401319

        1 工程概況

        御臨河特大橋起始于K10+391.081,終止于K11+275,橋長844.5m,斜跨御臨河和渝懷鐵路。該橋地處地貌為侵蝕地貌,河面寬大概237m,河谷寬大概280m,軸線地面高程251.60-140.46-246.50m,相對高差約為111.14m,孔跨布置為:5×40+(110+210+110)+4×40(右幅),3×40+3×40+(110+210+110)+5×40(左幅),主橋為大跨度連續(xù)鋼構橋,引橋為裝配式先簡支后結構連續(xù)T 梁。引橋橋臺采用U 型重力式橋臺,基礎采用擴大基礎;橋墩采用圓柱墩、柜形墩,基礎采用樁基礎。主橋下部構造采用雙肢等截面實體薄壁墩,橫橋向墩寬8.5m,單肢墩厚為2.5m,雙肢間凈距為5.0m,墩高73m;過渡墩采用空心薄壁墩,最高墩高58m,平均墩高為52m。空心薄壁墩截面尺寸為7.0m×3.0m,壁厚0.6m。全橋共設計樁徑2m、2.2m、2.5m的樁基礎94 根,均按嵌巖樁設計;40m 預制T 梁155 榀,均為后張法預應力T 梁。御臨河特大橋的設計技術標準為設計速度:100km/小時;汽車荷載:公路一Ⅰ級;洪水頻率按1/300 考慮,設計基準期:100 年;結構設計安全等級為一級,結構重要性系數(shù)為1.1;地震基本烈度為Ⅵ度,地震動峰值加速度為0.05g,按Ⅶ設防。設計風速:27.5m/s。航道標準:御臨河為規(guī)劃Ⅵ級通航。橋梁寬度為16.5m,內外側設置50cm 寬的墻式防撞護攔,單幅橋面凈寬為15.50m。施工要求高,安全風險較大。

        2 配合比設計思路

        御臨河特大橋主體工程根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》。JTGD60-2015 設計壽命為100 年,橋面混凝土泵送高度最高達75 米。耐久性和強度是高性能混凝土配合比設計主要的指標,在滿足耐久性和強度的同時,必須考慮水化熱、收縮徐變及工作性。故采用“礦渣粉+硅粉+聚羧酸高性能減水劑”的思路,混凝土試配中摻加S95 級礦渣粉、SF 型硅粉和聚羧酸高性能減水劑。

        根據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》JGJ55-2011 的要求,同時按照絕對體積法方法計算,配合比設計采用最小漿集比理論,最大密實度。滿足新拌混凝土工作性良好,且漿體恰好包裹住集料,在混凝土內粗骨料之間的空隙由砂填補,砂中的空隙由水泥填補,硅粉和礦渣粉填補水泥留下的空隙。這樣形成最密實結構。

        3 原材料的選擇

        (1)水泥:試配時,采用華新水泥涪陵有限公司生產的華新牌P.O52.5 級普通硅酸鹽水泥。其強度很高,并且水化熱低、C3A含量低、標準稠度用水量低。其物理性能見表1。

        (2)硅粉:用硅粉取代部分水泥摻入混凝土后可以充分的分散、填充在水泥顆粒的空隙之間,使?jié){體更為致密,硅粉的火山灰活性指數(shù)可達110,有效取代系數(shù)達3-4,尤其是對水泥水化后生成的Ca(OH)2有較強的吸收力,形成發(fā)育良好的硅酸鈣凝膠,大大提高混凝土的強度。該工程確定使用重慶惠橋交通科技有限公司提供的HQ 牌SF 型硅粉。檢測結果如下:二氧化硅含量92.3%;比表面積18.5m2/kg;燒失量3.65%;含水率0.5%;活性指數(shù)93.5%。

        (3)礦渣粉:摻入適量礦渣粉,改善混凝土流動性,降低水泥水化熱,提高混凝土抗?jié)B能力,進入后期改善混凝土的內部結構,提高抗?jié)B和抗腐蝕能力?;炷翐饺肽ゼ毜V渣粉后能延緩膠凝材料的水化速度,使混凝土的凝結時間延長,有利于高溫季節(jié)混凝土的輸送和施工。本工程采用的是重慶祥眾新型建材有限公司S95 級,檢測結果如下:比表面積459m2/kg;流動度比102%;7d 活性指數(shù)80%;28d 活性指數(shù)97%。

        (4)細骨料:采用中砂,細度模數(shù)大于2.6,一般在2.7~3.1之間,含泥量(重量比)不大于2%,泥塊含量(重量比)不大于0.5%,并且通過直徑315um 篩孔的顆粒含量不少于15%。本工程采用湖南岳陽細度模數(shù)MX2.7~2.9 之間的中砂。

        (5)粗骨料:粗骨料采用最大粒徑不大于20mm,同時要求隱含在粗骨料中的針片狀顆粒含量不大于5%,含泥量不大于0.5%,泥塊含量(重量比)不大于0.2%,粗骨料巖石的抗壓強度與混凝土強度之比不小于1.5,本工程采用重慶市巴南天順砂石廠5-10mm 和10-20mm 兩種規(guī)格碎石,巖體抗壓強度為116MPa。

        (6)外加劑:外加劑摻入量對混凝土整體工作性能有重要影響,使用量事先經過精密計算、試驗室科學配比、現(xiàn)場試配調整得到的合理摻入量,已求最優(yōu)的摻入量。做混凝土的試配試驗:針對不同配方的減水劑選擇不同摻量,測定初始狀態(tài)、30 分鐘、60 分鐘、90 分鐘的混凝土坍落度和擴展度。通過結果對比,最后選擇與混凝土坍落度和擴展度比較好的重慶迪翔建材有限公司DXPC-1 緩凝型聚羧酸鹽高性能減水劑。其摻量2.0%為最佳。

        (7)拌合用水:地下水。

        4 混凝土配合比設計

        (1)試配強度按下式計算(fcu,0):fcu,0 ≥1.15fcu,kfcu,0=1.15*60=69.0(MPa)式中fcu,0 為混凝土試配強度,fcu,k 為混凝土設計強度。

        (2)確定砂率。根據(jù)篩分試驗確定5-10mm 和10-20mm的碎石的組成比例是2.6:7.4;采用四個不同的砂率35%、36%、37%、38%分別和碎石混合后做表觀密度試驗,經試驗對比當砂率為36%時混合表觀密度最大為2680kg/m3。取基準砂率為36%試拌,根據(jù)混凝土狀態(tài)進行調整。

        (3)通過原材料試驗得出分析,根據(jù)配合比設計原則和工程施工的要求,依照相似工程的施工經驗,得出下列相關參數(shù):混凝土中漿體體積取Vp=0.35,基準水膠比取0.27?;炷林泻瑲饬喀?3%。采用體積法計算得到:膠材總量:560kg,水:151kg,聚羧酸減水劑摻量為2.0%,11.2kg。

        (4)選用砂率為36%。不同的摻量三個因素:水膠比、硅粉和礦渣粉,三個因素在三個不同的水平使用正交試驗。三個水膠比分別為0.25、0.27、0.29;硅粉和礦渣粉的摻量為20%、22%、24%。水膠比為0.25,混凝土強度可以滿足要求,但是擴展度偏低。會在試拌時粘底。當水膠比為0.29。28 天強度可以滿足要求,7 天張拉強度有些偏低。根據(jù)施工要求及經濟性最后確定混凝土的配比為:每立方米混凝土材料用量(kg)水泥:硅粉:礦渣粉:細骨料:粗骨料:水:減水劑=435:35:90:621:1106:150:11.5

        表1 水泥的物理性能指標

        (5)凝結時間和坍落度損失的測定。該配合比凝結時間測定得出,初凝9 小時5 分,終凝12 小時35 分。并依次進行了30min 和60min 的坍落度損失測定。

        (6)混凝土耐久性能校核。依據(jù)《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF80-1-2017 和《公路工程混凝土結構耐久性設計規(guī)范》JTG/T3310 的規(guī)定對該配比進行耐久性校核。該配合比C60 混凝土耐久性檢驗結果:混凝土電通量,檢測結果為900C;混凝土抗?jié)B等級,檢測結果為P20。

        5 現(xiàn)場混凝土澆筑情況

        從2018 年12 月起御臨河特大橋C60 混凝土開始施工,施工澆筑過程中混凝土施工性能控制得很好,混凝土硬化后的性能指標均能滿足設計要求。在生產過程中出機坍落度控制在220-240mm,到施工現(xiàn)場時澆筑坍落度控制在210-230mm,泵送較為順利?;炷敛鹉:髿馀葺^少、顏色青黑色,很均勻。到2020年11 月底全部澆筑完成。澆筑過程中工地試驗室人員從罐車卸料處隨機抽取混凝土制作試件,同條件養(yǎng)護,7d 強度在60.5MPa 到64.5MPa 之間,28d 強度在65.0MPa 到74.5MPa 之間,7d 彈性模量在37.8GPa 到42.6GPa 之間。完全滿足7d 張拉和設計強度等級要求。

        6 結語

        綜上所述,通過對C60 高性能混凝土配合比的設計思路,混凝土用相關原材料的選擇詳細分析,得出適合本項目混凝土配合比設計要求,從而促進本項目施工進程的有序進行,在保證項目質量的前提下,加快了項目的完成。

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